大倾角综放面支架失稳机理及防控技术

针对大倾角综放面支架稳定性控制特点,以邹庄煤矿7401大倾角综放面工程地质条件为背景,开展了煤岩物理力学参数测试,构建了大倾角综放面“支架-围岩”力学模型,分析了支架失稳影响因素,确定了支架倾倒临界初撑力,提出了大倾角综放面输送机防滑、支架防倒防滑、工作面防飞矸伤人安全技术措施,并开展了支架运行状态现场实测。研究表明:大倾角综放面支架稳定性随着支架自重、煤层倾角的增大,支架宽度、顶煤与支架间的摩擦因数的减小而降低。7401工作面为了防止支架发生倾倒所需要的临界初撑力为102 kN,7401工作面选用ZF10000/18/36D放顶煤液压支架,初撑力为7 756 kN,能够满足支护设计要求。工作面支架运行状态良好,实现了大倾角综放面安全高效开采。

三软大倾角特厚煤层留小煤柱巷道支护研究

针对三软大倾角特厚煤层条件下煤柱宽度大造成的支护困难、资源浪费等问题,开展汾源煤业5-1042留小煤柱巷道支护研究。通过室内试验测试了煤岩力学参数,验证了5-104工作面三软特征。针对提出的支护方案,采用FLAC3D数值模拟软件分析了不同煤柱宽度、锚索间排距下的巷道水平位移、垂直位移和塑性区分布,发现将煤柱宽度从40 m缩小到20 m巷道变形量小,稳定性提高。最后支护方案进行现场试验。现场结果表明:留小煤柱巷道现场支护效果良好,顶板变形量小,围岩稳定性好,为类似特厚煤层留小煤柱巷道支护提供了工程借鉴。

大倾角综采工作面液压支架稳定性及过断层技术

大倾角煤层综采工作面液压支架的稳定性成为研究的重点和难点。分析了液压支架受力状态和围岩之间的关系以及影响支架稳定性的因素,进行了液压支架防滑和防倒研究,并对过断层技术进行了探讨。

大倾角煤层综采工作面液压支架失稳机理与控制

针对大倾角旋转俯伪斜大采高综采面液压支架稳定性控制特点,结合潘二矿12124综采工作面地质与工程条件,开展了破碎顶板和软煤条件液压支架与刮板输送机稳定性控制机理与方法研究。基于现场观测数据分析,构建了大倾角综采工作面液压支架倾倒与下滑两种失稳模式,对比分析了支架受力特征,揭示了支架失稳与煤层倾角、支架顶梁和直接顶的摩擦因数之间的关系。推导了液压支架带压移架的"带压临界值",提出了铺金属网带压擦顶追机移架方法。综合分析设计了旋采段回采调斜比例为1∶3,并确定了俯伪斜回采段输送机下滑量不应大于304 mm,并通过设置了防倒、防滑千斤顶的"三机"联合防倒滑措施,有效控制"三机"稳定性及片帮、冒顶,实现了大倾角厚煤层安全高效开采。

煤炭安全高效开采技术与装备发展

基于我国煤炭工业＂黄金十年＂安全高效开采技术发展成就,阐述了液压支架与围岩刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系理论的创立与应用;提出了大倾角煤层液压支架＂自撑—邻拉—底推—顶挤＂的稳定性控制策略及成套技术;解决了薄煤层超大伸缩比立柱、智能化开采技术难题,研发0.6~1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备,实现工作面有人值守无人操作;开发了7m特大采高综采成套装备及大梯度过渡配套技术,实现大采高综采技术新突破;研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备,成功实现14~20m特厚煤层安全、高效、高回收率开采。基于煤炭市场发展趋势和技术发展要求,展望＂十三五＂煤炭安全、高效、集约、智能化开采技术与装备发展方向。

基于结构动力学的综放支架稳定性分析

基于结构动力学理论,对近水平煤层及大倾角综放开采中综放支架的稳定性进行了分析,建立了相应的力学模型,并推出综放支架的运动学公式,对影响支架稳定性的因素进行了分析。

深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治研究

为了研究深井大倾角厚煤层沿空掘巷底板冲击机理与防治方法,以华丰煤矿14采区工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、工业性试验、SOS微震监测和钻屑量监测等手段,对1412上巷沿空掘巷防治底板冲击进行了研究。结果表明,围岩水平应力和法向应力越低,存储在底板坚硬岩层中的能量就越小,冲击破坏时对巷道造成的影响就越小。揭示了沿空掘巷底板冲击防治机理,通过改变底板能量积聚和应力环境,可有效消除底板冲击危险性。提出留设5 m负煤柱沿空掘巷防治底板冲击的优化设计方案,并在1412上巷进行工业性试验,微震和钻屑法监测数据均表明有效降低了巷道底板发生冲击的可能性。

大倾角综放面支架三维力学分析及其稳定性控制

在充分分析大倾角综放支架受力特征的基础上,引入侧护板推力、支架因陷入底板而受到的阻力,以及煤矸滑动摩擦力等外力,建立了支架三维力学模型。通过支架的防下滑、防倾倒、以及防扭转力学分析,得到支架稳定性的主要影响因素,提出了提高支架稳定性的技术措施,并在义络煤业得到较好的应用。

煤层倾角对综放沿空留巷支护体稳定性影响研究

为分析煤层倾角对综放沿空留巷支护体稳定性的影响,以8102工作面为工程背景,建立综放沿空留巷围岩结构与支护体相互作用的力学模型,得到与煤层倾角有关的支护体阻力计算公式,数值模拟不同倾角下巷旁支护体变形失稳的特征及围岩稳定性变化。研究结果表明:巷旁所需的支护阻力随着煤层倾角的增大而增大,沿空留巷顶板垂直位移变化量相对于底鼓量较小,底板受煤层倾角的影响更加严重。

提高大倾角煤层综采工作面单产的措施

在各种采煤方法中,综采具有既安全又高效的优点,但在开采大倾角煤层时采用综采技术的难度大,在开采复杂地质条件下大倾角煤层时采用综采技术的难度更大。四川省广能集团绿水洞煤矿针对开采复杂地质条件下大倾角煤层时采用综采技术的问题进行研究并采取相应的措施,提高了采煤工作面的产量,取得良好的经济效益和社会效益。

大倾角厚层坚固顶板巷旁支护体合理宽度及让压尺度研究

为研究大倾角煤层切顶留巷巷旁支护体合理宽度及让压尺度,以四川柏林煤矿南段工作面为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场实测的方法,结合大倾角厚层坚固顶板覆岩垮落特征,分析大倾角煤层沿空留巷顶板活动规律,建立大倾角煤层切顶留巷巷旁支护力学模型,提出针对巷旁支护体与采空区矸石协同压缩流变变形的巷旁让压支护机制,并采用Flac^(3D)软件计算分析不同巷旁支护体宽度及让压尺度下的沿空巷道变形特征。研究结果表明:巷旁支护体宽度对留巷稳定性影响显著,巷旁支护体宽度越大,沿空留巷越稳定,但考虑到矸石墙垒筑工作强度较大,巷旁支护体合理宽度设置为2.0 m;巷旁支护体让压尺度取决于采空区矸石的压实情况,让压尺度设置为3:5时,巷旁支护体让压量足以使得采空区矸石充分压实。工程实践表明,采用所确定的巷旁支护体设计参数,巷道变形能够满足生产需要,证明了所选参数的合理性。

大倾角破碎特厚煤层综放面回采巷道支护技术实践

针对大倾角破碎特厚煤层综放工作面回采巷道支护失效的问题,深入分析了锚网索喷支护失效的原因,在对锚杆、锚索安装配套材料的规格及强度和锚索涨紧强度、锚杆预紧扭矩、托锚力等相关技术参数进行现场测试的基础上,形成并成功地实施了适合大倾角破碎特厚煤层综放工作面回采巷道围岩控制的"三高、三小、三及时、两协调、一让压"、薄弱部位补强、较大托盘护表的锚网索喷支护关键技术,使深部回采巷道围岩得到有效控制。

大倾角工作面拱形巷道安全防护端头液压支架设计

针对大倾角工作面拱形巷道存在的顶板不平、两帮高度较低、易垮落、易变形等问题,研制了一套新型端头液压支架。优化整体设备布局便于顺利推进。优化挡矸系统使防护系统与转载机进行有效结合,优化结构增强了其对拱形巷道的适应能力,有效解决了拱形巷道无法采用端头液压支架进行安全防护的技术难题,确保了煤矿安全生产。

沙坪煤矿岩巷大倾角综掘技术研究及应用

为了提高大倾角岩巷的综掘速度,提升煤炭开采的效率,研究了目前井工煤矿巷道掘进技术与以前相比存在的差异,及大部分煤矿煤炭产量逐渐增大、开采条件逐渐变复杂的现状,探讨了沙坪煤矿岩石巷道的倾角和岩石巷道的掘进技术对岩石巷道快速掘进的影响;最后采用了沙坪煤矿主斜井延深大倾角岩巷"台阶式"掘进技术方案。现场应用表明:"台阶式"掘进技术可以提高大倾角岩巷的掘进效率,进而缩短基建工期,减少项目投资。

大倾角煤层巷道支护的改进研究与实践

掘进和支护大倾角煤巷时存在高帮打眼、架棚和维修都较困难的问题。通过对巷道支护相关情况的数值模拟和理论分析,并以数值模拟和理论分析的结果为依据,设计适合大倾角巷道支护状况的支架,能取得较好的支护效果。

大倾角煤层沿空留巷支护技术

大倾角煤层沿空留巷,采用两排锚索配合W钢带支护顶板的方法,护帮锚索与上帮支护顶板锚索通过锁具及锁环锚固在一起,起到护帮和作用。该方法取得了较好的效果。

大倾角厚煤层沿空掘巷窄煤柱留设尺寸研究

针对新疆矿区煤炭开采普遍留设大区段煤柱,造成煤炭资源大量浪费的问题,以准南煤矿大倾角厚煤层综放工作面为工程背景,采用理论计算、数值模拟、现场实测的方法,研究了工作面侧向支承压力分布规律,提出了窄煤柱沿空掘巷的巷道位置范围,并对不同宽度窄煤柱的支承压力、塑性区及巷道变形量做了数值模拟分析,结果表明合理的窄煤柱尺寸为5~6m,研究结果为该矿实施窄煤柱沿空掘巷提供一定的参考依据。

大倾角特厚煤层综放工作面回风巷布置设计

针对大倾角特厚煤层综放工作面回风平巷大范围失修、回采期间上分层采空区有害气体渗出和矸石窜入等问题,并基于煤矿采动破碎岩体高渗透、Darcy渗流等特性,对回风平巷与上分层运输巷(采空区)之间的煤柱厚度进行了设计研究,并得出回风平巷的合理布置位置,分为四大类位置和两小类位置。

大倾角工作面快速过老巷群技术研究

针对高庄煤矿3上301工作面回采过程中面临的过老巷群问题,运用FLAC3D模拟了工作面超前支承压力影响下老巷群覆岩应力分布规律,当工作面推进距老巷30 m时,工作面超前支承压力和老巷自身应力影响范围叠加,应力明显增大。优化老巷群的支护参数,确定了"木垛+锚索网"补强支护方式,以及单体支柱超前加固方案,保证了工作面生产期间老巷围岩稳定,实现了工作面安全快速通过老巷群。

自移式大倾角超前支护研究

为解决大倾角巷道目前单体加横梁超前方式的支护强度低、效率慢、劳动强度大等问题[4],通过理论分析与计算,研制垂直布置的超前支架组,适应巷道顶板的倾角变化。创新超前支架组的布置方式减少超前支架的数量,减少反复支撑顶板的次数。采用遥控式操作,实现超前自移,提高效率,减少操作人员,降低劳动强度,使用效果良好。